(57)【要約】【課題】複雑な工程を経ることなく生分解性シート状物を含む有機性廃棄物をメタン発酵により簡易、かつ、確実に処理できるメタン発酵槽、廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供すること。【解決手段】生分解性シート状物を含む有機性廃棄物１１を、生分解性シート状物ごと破砕する破砕機１２と、破砕処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽１４とを備えた廃棄物処理装置１０であって、破砕機１２は、少なくとも生分解性シート状物を１５０ｍｍ以下に破砕するように構成されている。これによれば、破砕された生分解性シート状物が、廃棄物処理装置１０内において攪拌機や移送手段などへの絡みつきや目詰まりなどの不具合を生じさせることがない。すなわち、破砕された生分解性シート状物が存在したまま有機性廃棄物１１をメタン発酵処理する場合に、当該生分解性シート状物の影響を最小限に抑えることができる。【選択図】        図１
2005007312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解性シート状物を含む有機性廃棄物を、前記生分解性シート状物ごと破砕する破砕機と、
破砕処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽とを備えた廃棄物処理装置であって、
前記破砕機は、少なくとも前記生分解性シート状物を１５０ｍｍ以下に破砕するように構成されていることを特徴とする、廃棄物処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記メタン発酵槽は、撹拌手段を備えており、この撹拌手段は、回転軸に沿って螺旋状に構成された螺旋状ブレードを有していることを特徴とする、廃棄物処理装置。
【請求項３】
請求項２において、前記撹拌手段は、さらに、回転軸と略直交方向に延在して構成された板状ブレードを有していることを特徴とする、廃棄物処理装置。
【請求項４】
被処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽であって、回転軸に沿って螺旋状に構成された螺旋状ブレードと、前記回転軸と略直交方向に延在した板状ブレードとを有する撹拌手段を備えていることを特徴とする、メタン発酵槽。
【請求項５】
生分解性シート状物を含む有機性廃棄物を、生分解性シート状物ごと１５０ｍｍ以下に破砕する破砕工程と、
破砕処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵工程とを有していることを特徴とする、廃棄物処理方法。
【請求項６】
請求項５において、前記メタン発酵工程後の発酵物を土壌に散布することを特徴とする、廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ごみなどの有機性廃棄物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽、廃棄物処理装置および廃棄物処理方法に関し、特に、生分解性ごみ袋で収集された生ごみを、分別することなく、そのままメタン発酵処理可能なメタン発酵槽、廃棄物処理装置および廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生ごみなどを収集するごみ袋には、塩化ビニールやポリエチレンなどのビニール袋が使われている。このごみ袋のなかで、塩化ビニール製のものは焼却する際のダイオキシン類の発生原因とされる塩素を含んでいることから、使用が規制されつつある。そのため、ごみ袋に微生物によって分解される生分解性のものを使用することが推奨されつつある。この生分解性ごみ袋は、好気性条件下において分解されるものであり、圃場などで土壌と接触することにより土中の微生物によって数日から数年かけて分解される。
【０００３】
生分解性ごみ袋により収集した生ごみの堆肥化処理としては、例えば、生ごみと生分解性ごみ袋とを分別した後に別々に発酵処理する方法（以下、「分別処理方法」という。）と、生ごみを生分解性ごみ袋とともに全量発酵処理する方法（以下、「全量処理方法」という。）とが知られている。
【０００４】
このうち、分別処理方法では、生ごみと生分解性ごみ袋との発酵処理において発酵速度が異なることから生ごみと生分解性ごみ袋とを分別しなくてはならず、この分別が非常に困難である。また、生ごみの処理工程と生分解性ごみ袋の処理工程との２工程を有してしまい、処理設備が大規模なものになってしまうとともに、処理工程が複雑になってしまい煩雑である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、全量処理方法では、生分解性ごみ袋が好気性条件下において分解されることから、一般に、生ごみと生分解性ごみ袋とをともに好気性条件下で発酵処理するため、生分解性ごみ袋の破砕が充分でない場合には、好気性発酵に必要な空気が生分解性ごみ袋に阻まれて部分的に嫌気性状態となり、腐敗が生じ、発酵温度の低下など適切な発酵処理が行われなかったり、生分解性ごみ袋が発酵装置の撹拌装置や移送装置、栓などに絡みつき、充分な撹拌・移送が行われずにトラブルの原因となったりしていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２０５２３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような実情に鑑みなされてものであって、その課題は、複雑な工程を経ることなく生分解性シート状物を含む有機性廃棄物をメタン発酵により簡易、かつ、確実に処理できるメタン発酵槽、廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る廃棄物処理装置の発明は、生分解性シート状物を含む有機性廃棄物を、前記生分解性シート状物ごと破砕する破砕機と、破砕処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽とを備えた廃棄物処理装置であって、前記破砕機は、少なくとも前記生分解性シート状物を１５０ｍｍ以下に破砕するように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで「生分解性」とは、好気性条件下において微生物により分解される性質をいう。従って、「生分解性シート状物」とは、好気性条件下において数日から数年かけて分解されるごみ袋などのシート状物をいう。
【００１０】
また、「生分解性シート状物を１５０ｍｍ以下に破砕する」とは、生分解性シート状物が破砕されて例えば矩形となる場合には最も長い辺の長さが、また円形となる場合には最も長い部分が１５０ｍｍ以下となればよい。また、破砕された生分解性シート状物が平均的に１５０ｍｍ以下に破砕されていればよく、これを超える大きさのものが含まれることを妨げるものではない。
【００１１】
この特徴によれば、少なくとも生分解性シート状物が破砕機により１５０ｍｍ以下に破砕されるため、破砕された生分解性シート状物がメタン発酵槽などにおいて目詰まりや絡みつきなどの不具合を起こすことが無い。従って、破砕された生分解性シート状物を廃棄物処理装置から確実に排出させることができる。
【００１２】
すなわち、生分解性シート状物は好気性条件下において分解されるものであるため、嫌気性条件下であるメタン発酵では処理されない。そのため、生分解性シート状物の破砕が充分でない場合には廃棄物処理装置内で絡みつきなどの不具合を生じさせていたが、本発明では破砕機により生分解性シート状物を含む有機性廃棄物が１５０ｍｍ以下に破砕されるためこのような不具合が無く、破砕された生分解性シート状物をそのまま廃棄物処理装置から排出させることができる。
【００１３】
また、生分解性シート状物を含む有機性廃棄物をメタン発酵により処理するため、従来の好気性下での処理に比し、発酵温度や水分などの処理条件を容易に制御することができるとともに、比較的短時間で有機性廃棄物を処理することが可能である。
【００１４】
また、本発明の第２の態様に係る廃棄物処理装置の発明は、前記第１の態様において、前記メタン発酵槽は、撹拌手段を備えており、この撹拌手段は、回転軸に沿って螺旋状に構成された螺旋状ブレードを有していることを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、螺旋状ブレードを有している撹拌手段によってメタン発酵液を撹拌することにより、破砕された生分解性シート状物をメタン発酵液中に均一に分散させることができる。すなわち、螺旋状ブレードによる巻き込み効果によりメタン発酵液を充分に循環させることができるので、破砕された生分解性シート状物がメタン発酵液の液面に浮き上がったり、メタン発酵液内で局在したりすることなく均一に分散される。従って、絡みつきなどの不具合を回避することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の態様に係る廃棄物処理装置の発明は、前記第２の態様において、前記撹拌手段は、さらに、回転軸と略直交方向に延在して構成された板状ブレードを有していることを特徴とする。
【００１７】
この特徴によれば、メタン発酵液中での破砕された生分解性シート状物の分散をより一層確実に行うことができる。すなわち、メタン発酵液のように粘性が大きい液体であっても板状ブレードによる大きな全体撹拌と、前記第２の態様における螺旋状ブレードによる巻き込み撹拌とにより、メタン発酵液を確実に撹拌することが可能である。従って、破砕された生分解性シート状物をメタン発酵液中により一層確実に、均一分散させることができる。
【００１８】
また、本発明の第４の態様に係るメタン発酵槽の発明は、被処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵槽であって、回転軸に沿って螺旋状に構成された螺旋状ブレードと、前記回転軸と略直交方向に延在した板状ブレードとを有する撹拌手段を備えていることを特徴とする。
【００１９】
この特徴によれば、螺旋状ブレードによる巻き込み撹拌と、板状ブレードによる大きな全体撹拌とにより、メタン発酵液のように粘性の大きい液体であっても確実に撹拌することができる。すなわち、メタン発酵槽内で、淀みを生じさせることなくメタン発酵液を撹拌することが可能である。従って、メタン発酵液にシート片などの異物が含まれていたとしても、この異物をメタン発酵液中に均一に分散させることができるので、当該異物による影響（例えば、異物が撹拌手段に巻き付いたり、付着したりすることなど）を最小限に抑えることができる。
【００２０】
また、本発明の第５の態様に係る廃棄物処理方法の発明は、生分解性シート状物を含む有機性廃棄物を、生分解性シート状物ごと１５０ｍｍ以下に破砕する破砕工程と、破砕処理物をメタン発酵により処理するメタン発酵工程とを有していることを特徴とする。
【００２１】
この特徴によれば、破砕工程により、生分解性シート状物を含む有機性廃棄物が生分解性シート状物ごと１５０ｍｍ以下に破砕されるので、処理工程の途中で、破砕された生分解性シート状物が目詰まりや絡みつきなどの不具合を起こすことが無い。従って、破砕された生分解性シート状物を確実に処理工程から排出させることができる。
【００２２】
すなわち、生分解性シート状物は好気性条件下において分解されるものであるため、嫌気性条件下であるメタン発酵では処理されない。そのため、生分解性シート状物の破砕が充分でない場合にはメタン発酵工程において絡みつきなどの不具合を生じさせていたが、本発明では破砕工程において生分解性シート状物を含む有機性廃棄物が１５０ｍｍ以下に破砕されるためこのような不具合が無く、破砕された生分解性シート状物をそのまま処理工程から排出させることができる。
【００２３】
また、生分解性シート状物を含む有機性廃棄物をメタン発酵により処理するため、従来の好気性下での処理に比し、発酵温度や水分などの処理条件を容易に制御することができるとともに、比較的短時間で有機性廃棄物を処理することが可能である。
【００２４】
また、本発明の第６の態様に係る廃棄物処理方法の発明は、前記第５の態様において、前記メタン発酵工程後の発酵物を土壌に散布することを特徴とする。
【００２５】
この特徴によれば、メタン発酵工程後の発酵物に含まれる生分解性シート状物を土壌中の微生物により好気性条件下で分解させることができる。また、土壌の一例である圃場に散布される生分解性シート状物は前記第５の態様により１５０ｍｍ以下に破砕されたものであるから、圃場において植物の栽培等の妨げとなることがないとともに、比較的短時間で分解させることが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物処理処置および廃棄物処理方法について説明する。ここで図１は、廃棄物処理に係るフロー図である。廃棄物処理装置１０は、有機性廃棄物として、生分解性シート状物の一例である生分解性ごみ袋により収集された生ごみ１１を生分解性ごみ袋ごと破砕する破砕機１２と、メタン発酵の前処理段階に相当し、生ごみの水分調整を行う調整槽１３と、生ごみをメタン発酵により処理するメタン発酵槽１４とを備えている。
【００２７】
生分解性ごみ袋により収集された生ごみ１１は、破砕工程として、まず破砕機１２に投入される。破砕機１２は、生ごみを生分解性ごみ袋ごと１５０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下の大きさに破砕できるものであれば特に限定することなく用いることができる。すなわち、少なくとも、生分解性ごみ袋が破砕されて例えば矩形となる場合には最も長い辺の長さが、また円形となる場合には最も長い部分の長さが１５０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下となるように破砕することが好ましい。また、平均的に１５０ｍｍ以下に破砕されていればよく、後に影響を与えることがない範囲内であればこれを超えるものが含まれることを妨げるものではない。
【００２８】
ここで、図２は破砕機の一例を示す概略構成図である。この破砕機１２は、軸Ａを中心として回転する第１ローラ４１と、軸Ｂを中心として回転する第２ローラ４２と、第１ローラ４１と第２ローラ４２との中間下方に配設され、軸Ｃを中心として回転する第３ローラ４３とを有する３軸式の破砕機であり、各ローラ（４１、４２、４３）には複数の破砕刃（回転刃４８）が設けられている。さらに、固定された破砕刃としての固定刃４９が、第３ローラ４３の近傍に配設されている。
【００２９】
破砕機１２に投入された生ごみ１１は、矢印３６に沿って移動しながら矢印３１方向に回転する第１ローラ４１と矢印３２方向に回転する第２ローラ４２との回転刃４８により圧縮粗砕される。その後、矢印３７に沿って移動しながら第１ローラ４１と矢印３３方向に回転する第３ローラ４３との回転刃４８により剪断破砕される。さらに、第３ローラ４３の回転刃４８と固定刃４９とによって剪断破砕される。そして、所定の大きさに破砕された生分解性ごみ袋および生ごみは、矢印３８に沿って破砕機１２から排出される。
【００３０】
このようにして破砕機１２では、生ごみ１１を生分解性ごみ袋ごと所望の大きさに破砕することができる。本発明では、少なくとも生分解性ごみ袋が１５０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下に破砕されるように調整する。また、破砕後の生分解性ごみ袋および生ごみの大きさは、例えば各ローラ（４１、４２、４３）に設けられた回転刃４８の軸方向における間隔および第３ローラ４３の回転刃４８と固定刃４９との間隔により適宜調整することが可能である。ここでは、これらの刃間を１５０ｍｍ以下、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００３１】
破砕処理された生分解性ごみ袋（以下、「ごみ袋片」という。）および生ごみは分別されることなく、メタン発酵工程の前処理に相当する調整槽１３に搬送される。一般的な生ごみは含水率が７５％程度であるため、調整槽１３において、破砕処理物に水を加えること、またはメタン発酵槽１４によるメタン発酵処理後の発酵液２４を加えること（いわゆる、「返送汚泥」）により含水率を９５％程度に調整してスラリー状にする。この水分調整により、これに続くメタン発酵槽１４でのメタン発酵処理を促進させることができる。また、返送汚泥により発酵液２４を加えた場合には調整槽１３に微生物が投入されるため、これに続くメタン発酵槽１４でのメタン発酵処理をより一層促進させることができる。
【００３２】
この調整槽１３には、ごみ袋片８を均一に分散させる撹拌手段としての攪拌機５０が設けられている。この撹拌機５０については、後述するメタン発酵槽１４に備えられた撹拌手段と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【００３３】
ごみ袋片８を含み、水分の調整の行われた生ごみは、メタン発酵槽１４に移送される。調整槽１３からメタン発酵槽１４への移送には、例えばスネークポンプを用いることができる。メタン発酵工程を実施するメタン発酵槽１４は、空気を完全に遮断したタンクにより構成されており、公知のメタン発酵を行うことができるようになっている。本実施形態では、半連続でメタン発酵処理が行われるように構成されており、調整槽１３から移送された被処理液が８時間程度メタン発酵槽１４内に滞留してメタン発酵処理されるようになっており、一日に３回程度、被処理液を交換可能となっている。
【００３４】
このメタン発酵槽１４には、メタン発酵液を撹拌する撹拌手段としての攪拌機が設けられている。ここで、図３は攪拌機５０の説明に供する概略構成図である。この攪拌機５０は、駆動源５９により回転駆動する回転軸５１に、螺旋状ブレード５２と板状ブレード５３とが設けられている。螺旋状ブレード５２は、回転軸５１の周囲に螺旋状に構成されており、正転することによりメタン発酵液１４１を液面から回転軸５１下端（すなわち、メタン発酵槽１４の底部）に向けて巻き込みながら撹拌する。板状ブレード５３は、回転軸５１に直交する方向に延在して構成されており、被処理液１４１全体を大きく撹拌する。
【００３５】
このような構成により、固形分を含み粘性の大きいメタン発酵液１４１であっても確実に撹拌することができるので、ごみ袋片８をメタン発酵液１４１中に均一に分散させることができる。従って、ごみ袋片８が攪拌機５０に絡みついたり、スネークポンプや栓などを詰まらせたりすることを確実に回避することができる。すなわち、メタン発酵液１４１中にごみ袋片８が存在することによる影響を最小限に抑えることができ、もって、メタン発酵処理後には当該ごみ袋片８をメタン発酵槽１４からメタン発酵液１４１とともに確実に排出させることができる。なお、ここでは図３に示す如く回転軸５１を中心として互いに反対方向に延びるブレードから構成された板状ブレード５３が所定の間隔を持って２つ設けられた構成について説明したが、メタン発酵液１４１全体を撹拌することができればこれに限定されることはなく、例えば、より多くのブレードから構成したり、ブレードを回転軸５１から一方向に延びるもので構成したり、この一方向ブレードを１または２以上設けたりすることもできる。
【００３６】
また、メタン発酵槽１４には、温度調整手段を設けることができる。この温度調整手段により発酵温度を制御することで最適な条件においてメタン発酵を行うことができ、処理時間を短縮することが可能である。
【００３７】
また、メタン発酵槽１４には、メタン発酵工程により生成されるバイオガスの回収手段を設けることができる。ここで「バイオガス」とは、メタン発酵において主に嫌気微生物の代謝により産生されるメタンを主成分とするガスをいう。このガス回収手段により回収したバイオガスを前記加熱手段の熱源として利用したり、その他のエネルギー源とすることが可能である。
【００３８】
メタン発酵後の液（発酵液２４）は、貯留槽（例えば、図示しない後処理槽）に貯えて、「液肥」として使用することができる。このとき、破砕された生分解性ごみ袋（ごみ袋片）８は、好気性下において徐々に分解を受けていく。この液肥を畑等に施肥散布した場合にも好気性下における分解反応が進行する。また、発酵液２４を乾燥させて含水率の小さい（例えば、１０％程度）固形物とする場合にはごみ袋片８の分解は一旦停止するが、これを圃場等に散布したときから分解が進行する。
【００３９】
上述したように通常は、メタン発酵槽１４から排出された発酵物２５は、土壌、例えば圃場、農地などに散布される。この発酵物２５には、生ごみを原料とした発酵物の他に、メタン発酵工程において処理されなかったごみ袋片８が含まれているが、このごみ袋片８は生分解性であるので、圃場等において好気性条件下で土壌中の微生物により分解される。また、ごみ袋片８は、上述した破砕機１２によって１５０ｍｍ以下に破砕されたものであるから、圃場等に散布されたとしても植物の栽培等の妨げとなることがないとともに、比較的短時間で分解させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、破砕機により生分解性ごみ袋を所定の大きさに破砕するので、破砕された生分解性ごみ袋による影響を最小限に抑えることができる。従って、生分解性ごみ袋と生ごみとを分別することなく処理することができ、簡易、かつ確実に生分解性ごみ袋により収集された生ごみを処理することができるとともに、廃棄物処理装置の構成を簡易なものとすることができる。
また、メタン発酵処理後の発酵物を土壌に散布することによりメタン発酵において処理されなかった生分解性ごみ袋を分解させることができるので、生分解性ごみ袋により収集された生ごみ全てを確実に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物処理のフロー図である。
【図２】破砕機の説明に供する概略構成図である。
【図３】撹拌手段の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
８  破砕された生分解性ごみ袋（ごみ袋片）
１０  廃棄物処理装置
１１  生ごみ
１２  破砕機
１３  調整槽
１４  メタン発酵槽
２４  発酵液
２５  発酵物
４１  第１ローラ
４２  第２ローラ
４３  第３ローラ
４８  回転刃
４９  固定刃
５０  攪拌機
５１  回転軸
５２  螺旋状ブレード
５３  板状ブレード
５９  駆動源
１４１  メタン発酵液
【図１】
2005007312.tif 000003
【図２】
2005007312.tif 000004
【図３】
2005007312.tif 000005